PGS_4_prilozhenie

где ri - отсчеты разностей расстояний;

	21
r		ri
		i 1	,
cp	21

б) на ходу, на курсе, совпадающем с линией положения:

производят такую же серию измерений разностей расстояний при постоянных скорости и курсе судна;

на миллиметровой бумаге строят график изменения разностей расстояний в масштабе: по вертикали 5 см - 1 мкс, по горизонтали 1 см - 15 с;

на графике по полученным точкам проводят усредняющую линию;

снимают в масштабе графика уклонения каждого единичного измерения от усредняющей линии;

рассчитывают величину тr по формуле (4).

2. При использовании высокоточных разностно-дальномерных РНС средняя квадратическая погрешность определения места Мо определяется по формуле

M0	mr			1					1			,
	2sin		sin	2 1				sin	2 2
					2					2			(5)
где значения тr выбирают из инструкции по использованию системы, а													θ
определяют по формуле (2).

2 По трем разностям расстояний 2.1 При определении места по трем линиям положения, полученным с

помощью разностно-дальномерных РНС, средняя квадратическая погрешность определения места Мо (в милях) вычисляется по формуле

M0 mr	S2	S2		S2	S2	S2		S2
	1		2	1	3		2		3	.
	S2 sin2		S2 sin2				S2		sin2		(6)
	1	2 3		2		1 3		3	1 2

Значения θ, ∆S и тr определяются так же, как и в п. 1. 3 По двум расстояниям

3.1 При использовании высокоточных РНС для определения места по двум расстояниям средняя квадратическая погрешность определения места Мо вычисляется по формуле

M	0		mD 2	,
					(7)
			sin

182

где тD - средняя квадратическая погрешность измерения расстояний (определяется в соответствии с инструкцией по использованию системы).

4. Прямой засечкой

4.1 Средняя квадратическая погрешность определения места прямой засечкой Мо (в метрах) рассчитывается по формуле

M			0,3m				,
					D2	D2
			sin
	0			1		2	(8)

где тα - средняя квадратическая погрешность измерения углов, угловая минута (для средних условий засечки движущегося судна теодолитом можно принять тα = 1');

θ- угол пересечения линий положения (засечек);

D1 и D2 - расстояния от теодолитных постов до определяемой точки, км.

5. Обратной засечкой

5.1	Средняя		квадратическая погрешность																		определения места					Мо
(в метрах):
а) по смежным углам рассчитывается по формуле
	M					0,3m		D D							2			D D					2	,
			0									1 2						2		3						(9)
						sin(A C)							a						b
б) по несмежным углам рассчитывается по формуле
	M					0,3m							D D			2		D D						2
													1 2							3	4			,
					sin(A C )															b
		0											a													(10)
где тα -	средняя квадратическая								погрешность											измерения углов, угловая

минута (для средних условий измерения углов секстаном можно принять

тα=2';

А и С - углы при крайних пунктах, противолежащие средней засечке; D1, D2, D3, D4 - расстояния от определяемой точки до опорных

пунктов, км;

а и b - расстояния между опорными пунктами, км;

γ- угол при определяемой точке между средними пунктами.

6. Дальномерно-угловой засечкой

6.1 При использовании квантового топографического дальномера или электронного тахеометра для определения места по углу и расстоянию средняя квадратическая погрешность определения места Мо (в метрах) вычисляется по формуле

183

M	0		D2m2	m2 .	(11)
				D

где D - расстояние от берегового поста до определяемой точки, метры; тα - средняя квадратическая погрешность измерения углов, радианы; тD - средняя квадратическая погрешность измерения расстояний,

метры (выбирается из инструкции по использованию прибора или системы).

184

Приложение 24

к ст. 3.3.5.1.3

Определение поправок эхолотов

I. Определение поправки эхолота ∆zv суммированием частных поправок

А. Определение поправки за отклонение действительной средней вертикальной скорости звука в воде от расчетной ∆zυ

1.Если район съемки расположен в пределах действия «Таблиц для исправления глубин, измеренных эхолотом» (ГУНиО МО, 1983), то поправки ∆zυ выбираются из Таблиц.

Примечание. При съемке на глубинах менее 2000 м возможность использования Таблиц должна быть проверена контрольными измерениями скорости звука на стандартных горизонтах, выполняемыми согласно ст. 3.3.1.6.1.3, п. «а» Правил. Табличные поправки ∆zυ могут быть использованы, если расхождения действительных и табличных значений средней вертикальной скорости звука υcp будут не более 6 м/с.

2.Если район съемки расположен за пределами действия указанных Таблиц или на глубинах менее 2000 м расхождения действительных и табличных значений υcp будут более 6 м/с, то поправки ∆zυ вычисляются по данным расчета средней скорости звука, выполняемого согласно Приложению 25. Вычисление поправки ∆zυ в этом случае производится по формуле

		v		cp	v	0
zv							zЭ	,	(1)
					v0

где υcp - действительная средняя вертикальная скорость звука в воде от горизонта преобразователя до максимальной глубины на профиле, м/с;

υ0 – значение средней вертикальной скорости звука в воде, которая была введена в эхолот при съемке, м/с;

zЭ - глубина, измеренная эхолотом, м.

3.Порядок вычисления действительной средней вертикальной скорости звуков воде υcp и поправок ∆zv по данным измерений, а также выборки из таблиц готовых поправок изложены в «Таблицах для исправления глубин, измеренных эхолотом» (ГУНиО МО, 1983).

Б. Определение поправки за углубление преобразователей эхолота ∆zВ

4.Поправку ∆zв на углубление врезного преобразователя эхолота от поверхности воды вычисляют по формуле

zB (H HB) h,

(2)

где Н - расстояние по вертикали от киля до палубы (или фальшборта) в районе преобразователя, выбираемое из формуляра судна, метр;

Нп - расстояние от действующей ватерлинии до палубы (или

фальшборта), измеряемое в дни производства промера, метр;

185

h - превышение излучающей поверхности над килем судна, замеряемое при установке преобразователя или снимаемое со строительного чертежа судна, метр.

Осадка судна (Н-Нп) для места установки преобразователя может быть определена также по углублению штевней. Углубления штевней определяют по маркам на них перед выходом на работы, в начале и в конце работ, а также перед каждой заправкой судна и по окончании ее. По этим данным строят временной график, с которого можно снять осадку па любые сутки.

5. Поправку ∆zв при использовании эхолота с забортным устройством вычисляют по формуле

zB H0 h0,

(3)

где Но - расстояние по вертикали от верхней плоскости обтекателя до поверхности воды (измеряется наметкой или ручным лотом), м;

hо - толщина обтекателя от верхней плоскости до излучающей поверхности преобразователя, м.

Значения величин (H - Hn), Ho, h и h0 измеряются с точностью 0,1 м.

В. Определение поправки на проседание (изменение осадки) судна при движении на мелководье ∆zПР

6. Поправка на проседание судна ∆zПР определяется для данного судна один раз по следующей методике:

а) по формуле (4) вычисляются глубины, для которых поправка ∆zПР при скоростях судна, на которых будет производиться съемка, превышает

0,1 м

					k2	1V 2
zПР		Н
						,	(4)
		z
						2g

где Н - осадка судна на стопе, м; z - глубина, м; V - скорость судна, м/с; g - ускорение силы тяжести (9,8 м/с2);

k - коэффициент, выбираемый из таблицы 1 по отношению длины судна L к его ширине В.

Таблица 1

L∕B	3,5	4	5	6	7	8	9	12
k	1,38	1,33	1,26	1,22	1,19	1,17	1,15	1,11

б) выбирается мелководье с пологим, желательно песчаным, дном, на котором на полученных глубинах выставляются вехи. В период определения поправки ∆zПР в районе пробегов судна необходимо вести наблюдения за колебанием уровня;

в) судно проходит около каждой вехи не менее 4 раз на тех скоростях, которые приняты при производстве промера. Направление пробега выбирается вдоль изобат, чтобы выдержать постоянство скорости судна во время измерений. При установившемся режиме работы машины судно должно пройти на прямом курсе не менее 600 м до вехи и столько же после нее. В момент прохождения траверза вехи тем шпангоутом, на котором

186

установлен эхолот, на эхограмме делается оперативная отметка, а затем с нее снимается глубина;

г) действительная скорость судна определяется па планшете крупного масштаба, для чего при каждом прохождении трижды определяется место судна при установившейся скорости (до вехи, у вехи, за вехой). Определения места судна выполняются с помощью высокоточной РНС либо прямой засечкой;

д) до начала и после пробегов у вехи измеряется глубина с неподвижного судна, стоящего к вехе тем же бортом, на том же курсе и в том же расстоянии, что и при пробеге, а также определяется осадка носа и кормы судна;

е) эхолот, используемый при измерениях, должен быть хорошо отрегулирован давать четкую запись нулевой линии и линии дна; непременным условием является крупномасштабность записи на эхограмме;

ж) поправка на проседание судна ∆zПР на разных глубинах в зависимости от скорости его движения определяется как разность глубин, измеренных эхолотом с неподвижного и движущегося судна у каждой из выставленных вех.

Глубины при необходимости исправляются поправками за углубление преобразователя и за изменение уровня. Поправки, величина которых не изменялась за время работы, могут не вводиться;

з) результаты обработки измерений представляются в виде графика зависимости правки ∆zПР от измеренной глубины zЭ для тех скоростей, на которых выполнялась съемка. Пример такого графика показан на рисунке.

Г. Определение поправки на наклон дна ∆zα

7. Поправка на наклон дна ∆zα вводится в измеренные глубины, если это предусмотрено техническим проектом, при съемке на глубинах не более 2000 м и резко расчлененном рельефе дна.

Поправка ∆zα вычисляется по формулам

z

zЭ sec 1 ,

если

;

2

(5)

z

z

э

cos

sin

tg 1 ,

если

2

2

2

где zЭ- глубина, измеренная эхолотом, м. а - угол наклона дна;

187

β - угловая ширина характеристики направленности преобразователя эхолота.

Угол наклона дна α вычисляется по формуле

arctg ktg ;	k	cв	,	(6)
		сг
k - коэффициент, равный отношению	знаменателей вертикального			св

горизонтального сг масштабов записи на эхограмме; а' - угол наклона отрезка линии дна, снимаемый с эхограммы транспортиром.

II. Определение суммарной поправки ∆zТ калибровкой эхолота Калибровка эхолота производится до глубин, обеспечивающих четкую

запись эхосигнала от калибровочной поверхности (диска или доски) на эхограмме, но не более 30 м. При калибровке калибровочный диск (доска) опускается на различные глубины (горизонты калибровки) на стальном тросе, чтобы диск располагался под преобразователем эхолота.

Трос калибровочного устройства маркируется от поверхности диска на 2, 3, 4, 5, 7, 10, 15, 20 и 30 м. Этой маркировкой и определяются горизонты калибровки.

Марки на тросе должны размечаться на выверенном компараторе (ровный участок стального плавпричала или бетонного пирса), размеченном мерной лентой или стальной рулеткой.

Если при калибровке эхолота с врезными преобразователями применяются приспособления в виде второго (оттягивающего) линя с другого борта или в виде «сопровождающего конца», обтягивающего корпус по шпангоуту преобразователей, имеющего посредине блок для пропускания троса с диском калибровочного устройства, то горизонты калибровки должны быть такими же, как указано в п. 14, а расстояния от диска до марок устанавливаются в зависимости от конструкции приспособления.

Порядок работы при калибровке следующий:

а) за 15-20 мин до начала калибровки включается эхолот; б) диск опускается на первую глубину калибровки (2 м). Эхолот

регулируется так, чтобы на эхограмме получилась четкая запись от диска. Затем, постепенно вытравливая трос выдержкой на каждом горизонте

тарирования так, чтобы на эхограмме получилась четкая линия записи глубин длиной не менее 10 мм, производят тарирование эхолота. На эхограмме, в моменты, когда судно стоит на ровном киле и без крена, делаются оперативные отметки и записываются глубины опускания диска.

При подъеме диска наблюдения повторяются с той же выдержкой;

в) во время тарирования фиксируется и записывается на эхограмме напряжение судовой электросети, а также время, дата и место (координаты) калибровки.

8. Результаты калибровки эхолота по записям на эхограммах необходимо обрабатывать и систематизировать в полевой период в журнале съемки, относящемся к. данному планшету.

188

9. Суммарная поправка ∆zТ , определяемая калибровкой, вычисляется по формуле

zT zП zЭ ,

(7)

где ∆zЛ - отсчет глубин по маркам троса; ∆zЭ - глубина, снятая с эхограммы.

По результатам калибровки строится график, на котором откладываются по одной оси глубины, по другой - суммарные поправки ∆zТ для каждого горизонта калибровки. Через точки проводится плавная кривая так, чтобы все точки отстояли от нее в масштабе графика не более чем за 0,1 м. Если указанное условие не соблюдается, то результаты калибровки группируются по времени или месту съемки, с тем чтобы в группах это условие соблюдалось.

Используя данные графика (графиков), составляется таблица поправок ∆zТ с шагом 0,2 м.

III Определение поправок на рефракцию при съемке многолучевым эхолотом

При съёмке МЛЭ для определения поправок на рефракцию при вычислении глубины и ее положения необходимо использовать данные измерения скорости звука на вертикальном профиле от антенны эхолота до горизонта, на котором производилось физическое измерение скорости звука Значение скорости звука на дне принимается равным измеренному на последнем горизонте. Величина поправок на рефракцию в измеренную

глубину и её положение вычисляется по следующим формулам
z (z d)(tg 0	tg( 0	))tg 0 0 (z d)(1 tg2 0 )				(2.2)
y (z d)((tg 0	tg( 0	)) 0 2		tg 0 ),		(2.3)

где Δz, Δy – поправка в измеренную глубину и отстояние глубины в метрах по оси y в приборной координатной системе отчета преобразователя эхолота, метр;

z – измеренная глубина, метр;

d – углубление антенны эхолота, метр;

θ0 – угол, образуемый направлением приема отраженного сигнала, и нормалью к базе преобразователя эхолота, соответствующий скорости звука на поверхности преобразователя эхолота, радиан;

ω - конструктивный угол, образуемый перпендикуляром к базе преобразователя эхолота и диаметральной плоскостью судна, радиан;

				0			sin 0			;		(8)
								V
1								0	i 1 (zi 1 zi ),			(9)
								i
						N 1
			z d			i 1			2

где N – количество горизонтов, на которых измерена скорость звука, ρi, ρi+1 – значения параметра, вычисляемого по формуле

189

	z		sin z	;	(10)
			Vz

для глубин верхнего и нижнего горизонтов слоя, на которых производилось измерение скорости звука, секунда на метр;

θz - угол, образуемый направлением приема отраженного сигнала с осью аппликат приборной координатной системы на глубине z, радиан;

Vz - скорость звука на текущей глубине, метр в секунду.

190

Приложение 25

к ст. 3.3.5.1.4

Аппаратура, измерения, контроль и обработка материалов

измерения скорости звука в воде

1 Инструменты

Профилограф скорости звука - самый общий инструмент, используемый, для измерения скорости звука в воде на вертикальном профиле через водный слой. Этот инструмент имеет датчик давления, чтобы измерять глубину погружения датчика, преобразователь и отражатель, размещенные на базе определенной длины d. Скорость звука вычисляется по формуле c = 2d/t, где t – измеряемое двухстороннее время прохождения акустического сигнала между преобразователем и отражателем.

Другим широко используемым прибором для косвенного измерения скорости звука является CTD-зонд - электронный инструмент с датчиками проводимости, температуры морской воды и давления для определения глубины погружения прибора. Этот инструмент регистрирует соленость, непосредственно измеряя электрическую проводимость морской воды.

Скорость звука в воде изменяется с изменением давления и плотности, которые зависят от солености, температуры и давления. По данным от CTDзонда (соленость, температура и глубина) скорость звука в воде вычисляется по формуле, основанной на эмпирическом уравнении:

c(z,T,S) 1449,05 t[4,57 t(0,0521 0,0023T)] [1,333 t(0,0126 0,00009t)](S 35) (z)

где t - температура в градусах Цельсия (ºC), S - соленость в промилле,

z - глубина в километрах.

Поправка, учитывающая давление вычисляется по формуле

(z) 16,3z 0,18z2 .

Это уравнение действительно для широты 45º. Для других широт z необходимо заменить выражением z(1 0,0026cos2 ), где φ – широта места измерения.

Третьим типом прибора, используемым для измерения скорости звука, являются термисторы. Термисторы - элементы, электрическое сопротивление которых зависит от их температуры, которая в свою очередь определяется величиной теплового излучения морской воды, интенсивность которого согласно закону Стефана-Больцмана пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры. Цепи термистора используются, чтобы измерять

191